¿La gravedad se transmite a veces más rápido que la velocidad de la luz?

Question

Considera que la Tierra se mueve alrededor del Sol. ¿La fuerza de gravedad ejercida por la Tierra sobre el Sol se dirige hacia el punto en el que se encuentra la Tierra "ahora mismo", o hacia el punto en el que se encontraba la Tierra hace 8 minutos (para tener en cuenta la velocidad de la luz)? Si se trata de lo primero, ¿cómo puede el Sol "conocer" la posición orbital actual de la Tierra? ¿No tendría que viajar esta información a la velocidad de la luz primero?

Si es esto último, obligaría a ralentizar considerablemente el movimiento orbital de la Tierra, porque la fuerza de la gravedad ya no se dirigiría perpendicularmente al movimiento de la Tierra, sino que se retrasaría. Obviamente, esto no ocurre.

Así pues, parece que la fuerza de la gravedad se dirige efectivamente hacia la posición orbital actual de la Tierra, sin tener en cuenta el retraso causado por la velocidad de la luz. ¿Cómo es posible? ¿No es esto una violación del principio de que ninguna información puede viajar por encima de la velocidad de la luz?

Answer 1

No, las influencias gravitacionales nunca viajan más rápido que la velocidad de la luz. Sin embargo, una incorporación ingenua de un retardo de la velocidad de la gravedad llevaría realmente al movimiento orbital de la Tierra aceleración , no se ralentiza. (Piensa bien en la geometría.) He explicado aquí por qué eso no ocurre en realidad en la relatividad general.

Answer 2

Cuckoo preguntó: Así que parece que la fuerza de la gravedad es realmente dirigida hacia la posición orbital actual de la Tierra, sin sin tener en cuenta el retraso causado por la velocidad de la luz. ¿Cómo es posible posible?

Si el movimiento es recto o circular la aberración se anula, ver Steve Carlip: La aberración y la velocidad de la gravedad :

Steven Carlip escribió: La ausencia observada de aberración gravitacional requiere que la gravedad "newtoniana" se propague a una velocidad ς>2×10¹⁰c. Evaluando el efecto gravitatorio de una masa que se acelera masa acelerada, demuestro que la aberración en la relatividad general es casi exactamente cancelada por las interacciones dependientes de la velocidad, permitiendo ς=c. Esta cancelación está dictada por las leyes de conservación y la naturaleza cuadrupolar de de la radiación gravitacional.

o para citar el artículo de Wikipedia sobre el tema:

Wikipedia escribió: Dos conjuntos de partículas que interactúan gravitatoriamente interactuando, por ejemplo, dos planetas o estrellas que se mueven a velocidad constante respecto al otro, cada uno siente una fuerza hacia la posición instantánea posición del otro cuerpo sin un retraso de la velocidad de la luz porque La invariancia de Lorentz exige que lo que ve un cuerpo en movimiento en un campo estático y lo que ve un cuerpo en movimiento que emite ese campo sean simétricos. En otras palabras, como el campo gravitatorio es, por definición, estático y continuo, no se propaga.

Answer 3

Vamos a fingir temporalmente que podemos hablar de la gravitación como si se liberara en pulsos, lo cual es una forma extraña de hablar, pero creo que forma parte de su modelo mental. Elijamos también un marco de referencia: supongamos que el Sol está inmóvil en nuestro laboratorio.

La Tierra ahora mismo no está reaccionando a la ahora mismo pulso de la gravedad del Sol. La Tierra ahora mismo es interceptando el pulso de la gravedad liberado $8$ hace minutos, que resulta que apunta directamente hacia el Sol (porque es estacionario).

Para un tratamiento cuidadoso y matemático de esto, véase The Feynman Lectures in Physics, vol. II En la sección 26-2 se encuentra que un campo eléctrico en coordenadas de laboratorio tiene componentes magnéticos en el marco móvil que (en primer orden) cancelan la aberración (desviación angular) causada por el retraso de las ondas por sus tiempos de viaje. Lo mismo ocurre en la gravitación: los elementos no diagonales del tensor recogen los términos necesarios para cancelar la aberración retardada (en primer orden).

Answer 4

Parece que tu intuición te engaña. Si te he entendido bien, estás pensando en la atracción gravitatoria del Sol como dirigido a la Tierra, como si apuntara al "punto de destino" específico en el espacio, y cuando la gravedad alcanza ese punto, tira hacia allí.

Pero es mejor pensar que la gravedad tira de todas las direcciones a la vez: así el Sol es simultáneamente tirando ambos del lugar donde está la Tierra ahora, y el punto en el que estará la Tierra dentro de ocho minutos, y todos los puntos intermedios, y todos los demás puntos de nuestra órbita, y así sucesivamente.

Piensa en ello de la misma manera que en la luz del sol: el sol brilla en todas las direcciones, por lo que nunca necesita saber dónde vamos a estar; una parte de la luz simplemente sale en línea recta en todas las direcciones, por lo que siempre pasamos por alto la luz que se dirigía hacia nosotros cuando salió del sol, y golpeamos la luz que salió del sol apuntando hacia donde terminaríamos ocho minutos después.

En este caso, se puede pensar en ellos de la misma manera: El sol no está enviando esas cosas hacia nosotros específicamente, sino que las envía a todas partes a la vez.

Answer 5

La gravedad es la flexión del espacio y la masa del sol provoca la flexión del espacio a su alrededor y en una trayectoria circular alrededor del sol es uniforme. La Tierra viaja en una órbita elíptica, por lo que la fuerza de gravedad es mayor en algunos lugares, es decir, la curvatura del espacio es mayor en los lugares más cercanos al sol y menor en los más alejados. La fuerza de gravedad no es ejercida por el sol sobre la tierra, sino que la curvatura causada mantiene a la tierra cerca del sol y la mantiene girando y la velocidad asegura que la tierra no se aleja simplemente en la dirección de la tangente dibujada a su órbita. Así que no hay nada como que el sol "sepa" donde ejercer la gravedad pero como he dicho que es uniforme en una órbita circular por lo que la flexión es la fuerza de gravedad que actúa sobre ella. El ángulo entre el movimiento de la tierra y la gravedad(que actúa como fuerza centrípeta aquí) será de 90º.El movimiento de la tierra será en la dirección de la tangente trazada en la órbita. Como sabrás, la fuerza centrípeta actúa hacia el centro de la trayectoria circular y el ángulo entre una tangente y la línea que pasa por el centro es siempre de 90º, por lo que esta ley nunca se incumple.